編號：NMJS08205
篇名：石墨烯基雙面神超浸潤膜的制備及浸潤性能
作者：陳亞西 王思雍 丁國民
關(guān)鍵詞： 石墨烯 疏水 超親水 雙面神材料
機構(gòu)： 滁州學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所
摘要： 近年來,一側(cè)親水、一側(cè)疏水的雙面神膜由于具有特殊的性質(zhì)而倍受關(guān)注。雙面膜大多由親水和疏水兩種材料復(fù)合而成,但存在界面結(jié)合強度低且親疏水轉(zhuǎn)化不可逆等缺點。本文基于石墨烯膜制備出一側(cè)親水、一側(cè)疏水且親疏水狀態(tài)可逆轉(zhuǎn)換的雙面神膜。首先,對氧化石墨烯(GO)/二苯醚體系進行高速剪切處理,得到GO/二苯醚“水包油”皮克林乳液,對該乳液進行冷凍干燥,采用碘化氫(HI)化學(xué)還原,獲得微米尺度碗狀薄壁球殼的石墨烯基疏水膜。然后,利用等離子體處理,在石墨烯膜一側(cè)引入COOH、C=O和C—O等含氧官能團,將兩側(cè)疏水的石墨烯膜轉(zhuǎn)換成一側(cè)疏水、一側(cè)超親水的浸潤膜,采用電焦耳熱處理將超親水表面恢復(fù)為疏水表面。最后,通過測量靜態(tài)接觸角檢驗親疏水轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性;借助高速攝像機記錄水滴在石墨烯雙面膜的動態(tài)鋪展過程。結(jié)果表明:等離子體處理疏水石墨烯膜10 s,可將其變成超親水狀態(tài),在20 V直流電壓下石墨烯膜在8 s內(nèi)可由親水恢復(fù)至疏水;經(jīng)歷10次可重復(fù)親疏水轉(zhuǎn)化后,仍保持親水狀態(tài)接觸角為0°而疏水狀態(tài)接觸角為152°;水滴在親水表面僅需20 ms即可完全鋪展。利用X射線光電子能譜法(XPS)表征材料表面化學(xué)官能團;采用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析微觀結(jié)構(gòu)形貌。材料在等離子體和焦耳熱處理過程中保持殼壁連通的碗狀微球結(jié)構(gòu)恒定是親疏水可逆循環(huán)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵,純石墨烯成分是這兩種處理手段得以實現(xiàn)的保證。
